某型飞行器六自由度仿真研究

针对飞行器制导和姿态控制分立式三自由度仿真存在的不足,研究并给出了飞行器的六自由度运动模型。应用面向对象技术,建立了飞行器制导与净态控制联合的六自由度仿真模型,根据仿真结果,分析了仿真系统的信性,最后根据了所研究仿真系统的特点。     

折叠翼飞行器鲁棒飞行控制系统设计方法

为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程,设计了鲁棒飞行控制律,并通过对风干扰环境下的六自由度非线性弹道仿真,验证了翼面/立尾展开段鲁棒飞行控制律的有效性.     

风洞试验绳牵引并联机器人高精度控制仿真

针对一种应用于风洞试验的六自由度绳牵引并联机器人系统,研究其支撑的飞行器模型高精度运动控制问题.首先从系统运动学角度出发,针对绳与飞行器模型之间可能出现的干涉问题,基于绳系时变结构的概念,建立了一个单自由度时变运动方程.构建了驱动系统与飞行器的动力学模型,设计了基于飞行器位姿直接反馈的比例微分控制器,并进行稳定性分析.最后,分别以单自由度和多自由度运动为例,进行绳系结构非时变系统与时变系统的数值仿真.分析结果表明,本文所建立的数学模型是正确可行的,采用一种单自由度时变结构可以有效避免俯仰运动干涉.通过合理设置预紧力,可以避免运动过程中牵引绳松弛.采用PD控制率可以实现飞行器模型的高精度运动控制,从而满足风洞试验的实际应用需求.     

折叠翼飞行器鲁棒飞行控制系统设计方法

为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程,设计了鲁棒飞行控制律,并通过对风干扰环境下的六自由度非线性弹道仿真,验证了翼面"立尾展开段鲁棒飞行控制律的有效性.

     

基于面向对象技术的飞行器六自由度仿真研究

针对飞行器制导和姿态控制分立式三自由度仿真存在的不足,研究并给出了飞行 器的六自由度运动模型．应用面向对象技术,建立了飞行器制导与姿态控制联合的六自由度 仿真模型．根据仿真结果,分析了仿真系统的可信性．最后概括了所研究仿真系统的特点．     

平流层飞艇平台建模与仿真分析

目前,平流层飞艇平台有着极高的经济和军事价值,受到极大关注.以驻守在高空的平流层飞艇平台为研究对象,描述了飞艇的结构和运动形式,采用机理分析法分析其受力情况,在以体积中心为原点的机体坐标系中建立飞艇的六自由度模型.考虑飞艇平台的附加质量,建立非线性六自由度方程.采用小扰动法,对建立的非线性六自由度微分方程线性化,根据设定的初始状态,利用Matlab/Simulink搭建飞艇模型的仿真模块,对模型进行仿真.仿真结果表明:单纯调节一个控制量不能使飞艇稳定,只有联合考虑各输入量才能较好地控制飞艇状态;建立的飞艇模型是恰当的,可以作为浮空飞行器验证模型.     

基于Terminal 滑模的高超声速飞行器姿态控制

针对高超声速飞行器六自由度再入模型,考虑模型参数不确定和外界干扰对再入姿态控制的影响,基于Terminal滑模对再入过程中姿态角的跟踪控制问题进行研究.为了减少外界高频噪声对系统性能的影响,首先,利用多时间尺度技术将姿态模型划分为双环结构;然后,分别针对各环路设计Terminal滑模控制器,并通过Lyapunov理论和奇异摄动理论对系统的稳定性进行证明.仿真结果表明,对于六自由度再入模型,该控制方法能够很好地跟踪再入制导指令.     

YHSIM下飞行器六自由度仿真模型建模方法的研究

飞行器六自由度控制系统分为制导控制系统和姿态控制系统两部分,在进行全程闭路仿真时,仿真模型的时序比较复杂,再加上状态多,要处理的数据量大,在YHSIM环境下建立其仿真模型需要进行周密的设计,同时基于进度的考虑,最好能重用某些成熟的仿真模块.该文根据目前飞行器控制系统半实物仿真的经验,结合了几种常用的半实物仿真系统下各建模方法的优点,在YHSIM环境下建立了该飞行器的六自由度仿真模型,结果表明,该仿真模型能很好的满足控制系统的所有考核指标,并有较好的可重用性.     

六轴旋翼碟形飞行器控制系统软件设计及仿真研究

采用了控制不同电机转速组合的方法,对六轴旋翼碟形飞行器进行姿态控制,使六轴旋翼碟形飞行器在不同姿态下飞行时具有较好的性能;为了实现六轴旋翼碟形飞行器的飞行控制,对飞行器的控制系统进行了初步的设计,并且给出了控制系统软件设计流程图;同时以ProtuesISIS软件为基础建立了六轴旋翼碟形飞行器控制系统的仿真模型,并进行了仿真,仿真结果显示该控制系统能够满足六轴旋翼碟形飞行器起飞、悬停及降落等控制姿态的要求。     

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器滑模反演控制

针对高超声速飞行器非线性、强耦合和参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法.将飞行器曲线拟合模型分解为速度子系统和高度相关子系统并表示为严格反馈形式,分别采用滑模和反演方法设计实际控制量与虚拟控制量.采用1阶低通滤波器获取虚拟控制量的导数,解决了传统反演控制方法"微分项膨胀"问题.基于改进滑模微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行估计和补偿.仿真结果表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,且实现了对速度和高度参考输入的稳定跟踪.     

飞行器特性曲线拟合与飞行仿真研究

随着计算机技术的高速发展,计算机仿真在航空航天领域得到了广泛的应用.飞行器的计算机飞行仿真计算涉及大量气动力特性和发动机特性参数,对这些参数采用两参数和三参数的曲线拟合方法替代过去的数值插值方法,减少了输入参数的数量,大大提高了仿真程序的代码效率和仿真实时性.基于这种方法拟合发动机和飞机气动特征的特性曲线,并利用Runge-Kutta方法建立了飞行方程的数值解算程序,对某型飞机起飞-巡航-降落过程进行了数值仿真.在此基础上设计了全程可视化程序,得到了全过程的舵面控制规律,为飞行模拟器的设计提供了有效的方法和手段.     

仿生扑翼“0”形轨迹机构的设计及气动力特性

针对仿生扑翼飞行器的驱动结构进行设计,提出了一种空间摇杆式的驱动机构与机翼扭转机构,实现机翼扑动过程中的"0"形空间运动轨迹.针对机翼的空间"0"字形运动,建立仿生飞行器气动分析模型,采用动网格与非定常数值计算方法,对机翼拍动过程中不同相位下的升阻特性进行分析,并通过空气动力效率与流场对比分析,得到不同参数条件下的气动效率,为仿生扑翼飞行器的设计及扑动模式的选择提供参考.通过气动力测量实验、台架姿态标定和外场飞行测试,验证了结构设计的合理性.     

飞机超机动状态动力学特征及对控制系统的挑战

超机动能力作为第四代战斗机的重要标志性特征,在近距空战中具有极其重要的作用.针对非线性非定常气动效应、强耦合和操纵器异构冗余等超机动状态飞机的基本动力学特征,分析了其非线性气动力/力矩、非定常迟滞效应、参数快时变、惯性耦合和推力矢量等因素给控制系统带来的挑战,总结了超机动飞机的非线性非定常气动力建模、飞行控制和控制分配的研究现状,给出了一种基于非线性补偿和气动力模型数据库的鲁棒解耦控制策略,为超机动飞行控制方法的工程应用提供了参考.     

机翼气动结构耦合数值分析方法

针对机翼的静气动弹性问题,为准确预测其气动特性,研究一种实用有效的气动结构耦合仿真方法.以客机机翼设计为例,通过机翼的静气动弹性问题分析和机翼的气动结构耦合分析流程的分解,建立参数化、自动化、模块化的气动结构耦合仿真分析平台.该平台的流程包括基于全速势方程的气动分析、基于MSC Nastran的结构仿真、应用MATLAB的载荷到结构模型的传递、结构变形向气动外形的映射等环节.算例表明该方法能较好地解决机翼的静气动弹性分析问题.     

基于神经网络的故障飞机仿真

传统气动系数模型中，拟合法精度较差，插值法计算速度慢，且占内存多。利用神经网络一致逼近任意非线性连续函数的特性，训练具有一个三输入六输出的神经网络模型，建立故障飞机仿真系统。仿真结果和故障飞机自修复应用表明，文中所采用的神经网络建模方法是可行的。在自修复飞行控制系统研究中，为故障飞机建模所需大量故障状态气动系数数据处理提供一种新思路。     

面向分级设计优化的飞行器参数化建模方法

针对飞行器气动隐身外形综合设计优化问题,提出合适的面向分级设计优化流程,建立适应该流程的渐进分层参数化建模方法;用基于敏度分析的参数影响程度分析方法筛选复杂设计变量;采用多学科设计优化（Multidisplinary Design Optimization,MDO）理论和差分进化算法进行飞行器气动隐身外形的综合设计优化.将该方法用于某飞行器外形设计优化,结果表明：该方法合理可行,可为飞行器外形多学科设计优化提供一定参考.     

基于正交计算灵敏度的极大似然估计算法*

本文基于正交计算灵敏度的极大似然估计算法研究了弹性飞行器的气动参数辨识问题。文中利用指示函数(indicial function)的概念和Duhamel积分描述任意的非定常气动力过程,借助于正交试验的正交表解决了递推计算灵敏度的数值计算问题。最后给出了弹性飞行器气功参数估计的一个仿真算例。     

某飞机着陆的数值计算

为合理设计飞机着陆程序,采用数字仿真和高精度计算技术,通过分析飞行实际情况研究起落架、襟翼和地面效应对飞机空气动力特性的影响,建立某飞机着陆的精确数值模型,并用差分法离散该模型.编制数值计算程序实现飞机的地面滑跑和空中运动仿真,并利用该程序进行飞机着陆的数值分析.该研究有利于智能选择飞机最优着陆程序、保障飞行安全、提高...     

舰载机前起落架突伸的动力学响应分析

为研究舰载机前轮拖拽弹射起飞技术,基于多体系统动力学理论,建立模拟舰载机前起落架突伸的4自由度多体动力学模型,推导出系统的动力学微分方程.利用该模型,用数值方法仿真舰载机前起落架的突伸运动,得出突伸过程中舰载机的重心位置、俯仰角和前起落架空气弹簧力等参数的动态响应特性.仿真结果可为舰载机及其起落架设计提供参考.     

高超声速飞行器及其飞行状态控制

概述了高超声速飞行技术研究的意义及发展现状,从气动外形、推进手段及气动热效应等方面探讨了高超声速飞行器飞行状态控制面临的挑战;从空气动力学理论、仿真手段、工作环境及流场特性方面指出飞行器飞行状态描述的复杂性,在回顾并评价目前高超声速飞行器飞行状态控制策略的基础上,提出了以工作环境及飞行速率为变量的多模型建模方法描述飞行器的飞行状态,以机理建模和伪动力学建模综合应用的方法建立飞行器高超声速飞行状态模型的思路,并针对其高超声速飞行特点探讨了可能的控制策略。